Ngày
26-3-2009, Cơ quan Quản lý năng lượng quốc gia Nam Phi đã thông qua
Chính sách hỗ trợ năng lượng tái tạo (REFIT). Đây là điểm đột phá mới
sau nhiều năm nước này nỗ lực phát triển nguồn “năng lượng xanh”. Nam
Phi là một trong các quốc gia có nguồn lực năng lượng mặt trời lớn nhất
trên thế giới đã cam kết đạt mục tiêu có công suất điện 10.000 Gw/h từ
các nguồn tái tạo vào năm 2013. Theo đó, Bộ Năng lượng và Khoáng sản Nam
Phi cũng đã xây dựng Kế hoạch phát triển điện sử dụng năng lượng mặt
trời từ năm 2010 đến năm 2050. Với việc thực hiện mục tiêu này, lượng
khí thải của Nam Phi sẽ đạt mức cực đại trong giai đoạn 2020 - 2025, ổn
định trong vòng 10 năm và sau đó giảm dần. Nam Phi sẽ đạt mục tiêu tỉ lệ
phát điện từ năng lượng mặt trời tới 55% nhu cầu điện năng vào năm
2050. Cũng theo kế hoạch này, trong tổng điện năng từ các nguồn năng
lượng tái tạo, điện năng được sản xuất từ nguồn năng lượng mặt trời sẽ
tăng rất nhanh từ mức gần 0% năm 2010 lên 60% vào năm 2015, 70% vào năm
2020, và 90% vào năm 2050.
Lựa chọn công nghệ tiên tiến
Chính phủ Nam Phi đang xem xét đánh giá để lựa chọn một công nghệ cho các dự án năng lượng mặt trời (CSP) như:
Chảo pa-ra-bon, đây là
hệ thống gương đặc biệt được xếp thành dạng pa-ra-bon phản xạ tia mặt
trời tới một ống đặt ở trung tâm của chảo. Năng lượng mặt trời được tập
trung đốt nóng dầu tổng hợp bên trong lên tới 4000C. Dầu sẽ
được dẫn đến các thiết bị đun nóng nước để chạy các tổ hợp tuốc bin.
Chảo pa-ra-bon được bố trí theo trục bắc - nam để có thể tiếp nhận năng
lượng mặt trời với thời gian dài nhất trong ngày. Hiện, công nghệ này đã
được sử dụng trong các nhà máy có tổng công suất 395 Mw và sẽ triển
khai tại một số dự án tiếp theo với công suất dự kiến là 5.000 Mw.
Đĩa tập trung (Sterling) được
bố trí giống như một đĩa vệ tinh, tập trung các tia nắng mặt trời vào
một khu vực đơn nhất treo bên trên một phễu các gương. Tại đây, nhiệt độ
được nâng lên tới 7500C để đun nóng chất lỏng tổng hợp, làm
chạy các động cơ Sterling. Được đánh giá là hệ thống hiệu quả và hoạt
động độc lập, phù hợp với các địa bàn xa xôi của Nam Phi, hệ thống này
cũng có khả năng kết nối với mạng lưới điện quốc gia. Điểm ưu việt của
công nghệ này là không cần phải sử dụng nước cho hệ thống làm mát.
Hệ thống kính định nhật tự do được
bố trí để có thể tự điều chỉnh hướng về phía mặt trời và tập trung các
tia nắng mặt trời vào một tháp trung tâm. Nhiệt độ được nâng lên tới 6500C
để chạy các tổ hợp tuốc bin. Hệ thống triển khai trên diện tích nhỏ hơn
so với hệ thống chảo pa-ra-bon, bởi các kính định nhật sử dụng trong hệ
thống này gần như là phẳng, kinh phí chế tạo thấp hơn. Công nghệ này đã
được thực hiện tại Tây Ban Nha, Pháp, I-ta-li-a, Nhật Bản, Nga và Mỹ.
Nam Phi đang có kế hoạch thực hiện các dự án có tổng công suất lên tới
600Mw từ loại hình công nghệ này.
Hệ thống gương phản xạ tuyến tính (LER)
sử dụng hệ thống gương phẳng, được điều chỉnh để phản xạ các tia nắng
mặt trời vào bộ thu được đặt bên trên hệ thống gương. Các bộ thu khác
nhau sử dụng chất lỏng tổng hợp để đun nóng hơi nước hoặc đun trực tiếp
nước để chạy các tuốc bin. Mặc dù về hiệu quả sử dụng năng lượng không
cao bằng các công nghệ khác, nhưng công nghệ này có ưu việt về giá thành
và cấu trúc. Cũng giống như hệ thống trung tâm, các gương sử dụng cho
công nghệ này là gương phẳng tiêu chuẩn, yêu cầu hệ thống giá đỡ đơn
giản, dễ chế tạo và có giá thành thấp hơn. Hệ thống gương phẳng cho phép
chịu đựng tốt hơn các tác động của gió bão và dễ dàng hơn trong việc
làm sạch. Công nghệ này cũng cho phép cố định và không cần di chuyển các
bản lề, và như vậy sẽ tránh được sự phức tạp trong bảo quản các khớp
nối và bản lề so với chảo công nghệ pa-ra-bon.
Trên cơ sở triệt để khai thác lợi thế
- Nằm trong khu vực cường độ bức xạ mặt trời cao với cường độ bức xạ trực tiếp hằng năm (DNI) đạt 2.500 Kwh/m2,
hầu hết các khu vực này đều có địa hình bằng phẳng với độ dốc dưới 1%.
Do vậy, nhìn tổng thể, Nam Phi có tiềm năng lớn để xây dựng các nhà máy
điện năng lượng mặt trời với tổng công suất tới 550 Gw, lớn gấp 3,3 -
5,4 lần so với nhu cầu sử dụng điện của nước này cho năm 2025.
- Nam Phi có ngành công nghiệp tương đối phát triển, có khả năng cung ứng thiết bị cho các dự án năng lượng mặt trời. Nam
Phi đã xác định, việc tăng trưởng của công nghệ năng lượng mặt trời sẽ
là cơ hội tạo ra công ăn việc làm cho các ngành công nghiệp trong nước
và có thể tạo ra nguồn thu nhập ngoại tệ từ việc xuất khẩu công nghệ,
đặc biệt, nếu Nam Phi trở thành quốc gia đi đầu tại châu Phi trong phát
triển loại hình công nghệ này.
- Nam Phi có chủ trương chiến lược đúng. Chính
phủ Nam Phi cũng đã xác định sẽ tiến hành chiến lược hai điểm đối với
việc triển khai hệ thống CSP. Một mặt, tập trung vào việc xây dựng các
công nghệ khả thi nhất, chủ yếu là hệ thống chảo pa-ra-bon; mặt khác
tiến hành công tác nghiên cứu theo chiều sâu, để tiến tới tự chủ trong
sản xuất, lắp ráp và bảo dưỡng các thiết bị thuộc hệ thống bộ thu trung
tâm và hệ thống tuyến tính Phret-xneo (Fresnel).
Về công nghệ đổi mới và cải tiến, cho
đến nay, Nam Phi mới lắp đặt thành công một dự án tập trung năng lượng
mặt trời với công suất 25Kw. Đây là dự án đầu tiên và duy nhất, do vậy
họ còn thiếu rất nhiều kinh nghiệm thực tiễn về công nghệ CSP. Trên thực
tế, để bắt đầu một dự án CSP công suất lớn, đòi hỏi phải đầu tư lớn các
công nghệ, nhất là công nghệ chảo pa-ra-bon cũng như nhập khẩu công
nghệ lưu nhiệt. Việc nhập khẩu các công nghệ như vậy hết sức tốn kém đã
tạo ra quan ngại trong việc triển khai các dự án lớn về năng lượng mặt
trời. Các công nghệ khác hiện cũng chưa được thương mại hóa rộng rãi,
đặc biệt là giải pháp lưu nhiệt mới và các thiết bị quy mô nhỏ cho việc
triển khai CSP, điều này đã kéo theo những khó khăn trong việc chuyển
giao công nghệ hoặc mua bán các loại thiết bị này.
Về công nghiệp chế tạo, Nam
Phi đã có một số ngành công nghiệp có khả năng hỗ trợ phát triển CSP,
ngành công nghiệp xây dựng cũng đã có ít nhiều kinh nghiệm tiến hành một
số dự án. Do vậy, việc triển khai các dự án CSP được coi là cơ hội để
tạo thêm nhiều việc làm mới. Tuy nhiên, Nam Phi chưa có kinh nghiệm
trong việc triển khai các dự án lớn và đây là một khó khăn không nhỏ khi
triển khai hệ thống CSP. Theo các chuyên gia nước ngoài, Nam Phi cần
phải huy động được các sáng kiến và kinh nghiệm quản lý từ đối tác. Các
sáng kiến này sẽ khuyến khích các công ty nước ngoài thiết lập và bố trí
các phương tiện thử nghiệm về CSP tại Nam Phi. Theo đó, các địa phương
có cơ hội để lấy các CSP làm dự án chính trong kế hoạch điện khí hóa của
địa phương mình.
Về cơ chế và chính sách, Chính
phủ Nam Phi đã ban hành Biểu giá và chính sách hỗ trợ năng lượng tái
tạo, nhưng quy chế này chưa đủ sức thu hút và khuyến khích đầu tư vào hệ
thống CSP. Với việc Nam Phi có ít kinh nghiệm về sản xuất thiết bị hoặc
quy trình công nghệ, các nhà đầu tư cho rằng, đầu tư vào lĩnh vực này
sẽ gặp nhiều rủi ro và họ chỉ quan tâm đến việc đầu tư vào các dự án có
tính khả thi và hiệu quả cao. Do vậy, thực tiễn ở Nam Phi đang đòi hỏi
cơ quan quản lý năng lượng nước này cần phải có chính sách mới để thu
hút cả công nghệ và tài chính cho các dự án phát triển năng lượng mặt
trời. Có thể coi đây là khâu đột phá để vượt qua khó khăn về đổi mới
công nghệ và công nghiệp chế tạo.
Ngoài
ra còn phải kể đến những khó khăn cần phải vượt qua là: nước làm mát hệ
thống gương và hệ thống chuyển tải điện năng. Trong giai đoạn đầu, việc
cung cấp nước cho các nhà máy CSP chưa phải là vấn đề khó khăn. Tuy
nhiên, đến giai đoạn mở rộng và giai đoạn triển khai đại trà, với khoảng
10 - 40 nhà máy được xây dựng mỗi năm, việc cung cấp nước sẽ là vấn đề
nan giải đối với Nam Phi. Tính trung bình, mỗi nhà máy cần đến 300.000m3 nước mỗi năm cho việc làm mát và làm sạch hệ thống gương.
Khai thác nguồn lực tài chính theo từng giai đoạn
Nam
Phi xác định sự hỗ trợ quốc tế là rất quan trọng trong việc đẩy mạnh
tiến độ xây dựng hệ thống CSP. Theo đó, Nam Phi sẽ tập trung huy động
nguồn lực tài chính dưới các dạng khác nhau và ở các thời điểm khác
nhau.
Giai
đoạn đầu (2010 - 2015), tài chính sẽ được huy động dưới dạng đầu tư
thương mại. Các nhà quản lý Nam Phi cho rằng, cần phải huy động từ các
nguồn kinh phí hỗ trợ cho nghiên cứu và phát triển (R&D) các nguồn
trợ cấp từ quỹ chống biến đổi khí hậu như Quỹ Công nghệ sạch của Ngân
hàng Thế giới.
Giai
đoạn mở rộng (2016 - 2030), nguồn lực tài chính được huy động thông qua
việc xây dựng các quỹ hành động chống biến đổi khí hậu quốc gia dưới
dạng các khoản vay ưu đãi, hoặc quỹ bảo đảm.
Giai
đoạn triển khai đại trà (2030 - 2050) công nghệ CSP sẽ dần dần đạt đến
mức độ thương mại hóa, các nguồn lực từ tư nhân sẽ tham gia ngày càng
lớn hơn. Ngoài ra, các khoản tài chính công cũng sẽ đóng vai trò quan
trọng để đạt được quy mô nguồn lực tài chính như đã hoạch định. Trong
giai đoạn này, nguồn lực tài chính được huy động sẽ dưới dạng cho vay
dài hạn, bảo đảm hoặc quỹ cac-bon.
Đầu tư công nghệ thử nghiệm
Mặc
dù cộng đồng quốc tế đã và đang hỗ trợ Nam Phi thông qua việc cung cấp
tài chính cho chương trình chuyển đổi năng lượng và năng lượng tái sinh,
các nghiên cứu sâu hơn nhằm phát triển và triển khai CSP cần phải được
đẩy mạnh. Theo hướng này, Nam Phi đã xây dựng dự án hỗ trợ chương trình
phát triển năng lượng tái tạo và sáng kiến năng lượng mặt trời (REMT).
Dự án REMT tập trung hỗ trợ Bộ Khoáng sản và Năng lượng cũng như một số
bộ, ngành khác của Chính phủ trong việc xây dựng năng lực phát triển
chính sách, khuôn khổ quy định, cơ chế tài chính và đánh giá nguồn lực.
Từ năm 2009, Quỹ Môi trường toàn cầu đã hỗ trợ cho chương trình REFIT 6
triệu USD trong vòng 4 năm. Sự hỗ trợ quốc tế nhằm vào việc khai thác
các nhà máy CSP thử nghiệm, để củng cố khả năng triển khai thương mại
của các công nghệ khác nhau, giảm giá thành sản phẩm...
Hệ
thống truyền tải điện hiện nay tập trung chủ yếu ở khu vực Đông và Đông
Nam của đất nước, trong khi các nhà máy điện CSP lại chủ yếu sẽ được
triển khai tại khu vực phía Tây và Tây Bắc, do vậy Chính phủ Nam Phi cần
phải mở rộng dung lượng của hệ thống truyền tải tại khu vực Tây và Tây
Bắc. Trong đó, việc huy động nguồn lực tài chính quốc tế là vấn đề được
đặt vào vị trí ưu tiên cao. Theo kế hoạch, trong giai đoạn đầu (2010 -
2015), Nam Phi sẽ xây dựng đường dây 765 KV từ U-ping-tơn (Upington) đến
Hi-đra (Hydra) nhằm tăng cường khả năng cho đường trục này, cho phép
nâng cao khả năng truyền tải đến các khu vực khác của Nam Phi. Trong
giai đoạn mở rộng (2016 - 2030), Nam Phi sẽ xây dựng đường dây nối liền
khu vực Oét-xtơn Cap (Western Cape), Oét Cốt (West Coats), Nam-mi-bi-a
và Graau- ten-gơ (Grauteng). Chi phí cho việc xây dựng hệ thống này sẽ
lên tới khoảng 12 tỉ USD nhằm bảo đảm cho hệ thống có thể truyền tải
được năng lượng 75.000 tỉ Gwh từ các nhà máy CSP. Đến giai đoạn triển
khai đại trà, Nam Phi sẽ đạt mục tiêu 460.000 tỉ Gwh điện năng từ các
nhà máy CSP và hệ thống truyền tải sẽ tăng dung lượng lên 6 lần so với
hiện nay. Tổng chi phí cho đến giai đoạn triển khai đại trà sẽ là 100 tỉ
USD.
Các
chuyên gia kinh tế nước ngoài cho rằng, Chiến lược phát triển điện năng
sử dụng năng lượng mặt trời của Nam Phi là một “siêu dự án”, bởi nó
theo đuổi mục tiêu đáp ứng tới 55% nhu cầu điện năng toàn quốc, giảm
thiểu 8,3 triệu tấn khí thải vào năm 2050 và đòi hỏi Chính phủ đầu tư
hàng trăm tỉ USD cho dự án này. Tuy nhiên, CSP là một “siêu dựa án” mang
tính khả thi cao, bởi trong khi nghèo về tiềm năng dầu mỏ và khí đốt,
Nam Phi lại có tiềm năng rất lớn để phát triển điện năng từ nguồn năng
lượng mặt trời. Hơn nữa, CSP còn được xem như một “chỉ dẫn” đúng đắn
nhất về giải pháp tham gia chống biến đổi khí hậu của các quốc gia hiện
nay.
Việt
Nam là một quốc gia thuộc vùng xích đạo, có tiềm năng bức xạ mặt trời
vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng trung bình
1.600-2.700giờ/năm, cường độ bức xạ bình quân vào khoảng 1.350 –
2.150kWh/m2/năm, Vì thế, Chiến lược năng lượng điện mặt trời của Nam Phi
là một lời giải rất cần được các nhà nghiên cứu và hoạch định chiến
lược năng lượng quốc gia của Việt Nam quan tâm./.
Tài liệu tham khảo
1. Gizmag/Tinhte: Nam Phi quyết tâm xây dựng trạm điện mặt trời 5GW lớn nhất thế giới. 3ce.vn. 14-12-2010
2. Lê Hải: Nam Phi: Hướng tới nguồn năng lượng sạch. baotintuc.vn. 7-12-2010
3. Xinhua, AP: Nam Phi gia nhập Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế. ĐCSVN. 18-01-2010
4.
Bùi Quang Hưng: Một số vấn đề từ chương trình phát triển năng lượng
điện mặt trời tại Nam Phi. Tạp chí Kiến thức quốc phòng hiện đại. Số
3-2011, tr 84
